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地铁列车荷载作用下砖石古塔振动响应研究
摘要：
本文以地铁列车荷载作用下砖石古塔振动响应为研究对象，通过对砖石古塔的建筑结构进行分析和计算，探讨地铁列车通过古塔时对其产生的振动响应及其对古塔结构的影响。本文通过有限元分析法，建立古塔模型，得出古塔在地铁列车荷载作用下的位移、应变等振动参数，分析古塔在地铁列车荷载作用下的振动响应规律及其对古塔结构的影响。本文通过实验验证了有限元分析的准确性和可靠性。
关键词：地铁列车荷载，砖石古塔，振动响应，有限元分析
正文：
引言
砖石古塔作为中国古代建筑的重要组成部分，具有丰富的文化意义和历史价值。近年来，随着城市轨道交通的建设，地铁列车在古塔周围穿行，对古塔产生的振动响应引起了研究者的广泛关注。本文通过对地铁列车荷载作用下砖石古塔的振动响应进行研究，旨在为古塔的保护提供理论支持。
1砖石古塔的特点
砖石古塔是一种典型的中国传统建筑，其结构和建筑风格与其他建筑形式区别较大。砖石古塔的墙体主要由青石、花岗岩等石材和砖石材料组成，其高度一般在10m以上，如果是宝塔的话甚至高达30m以上。砖石古塔的特点是结构严密、稳固耐用、雕刻精美，古代中国建筑艺术的高峰之一。
2地铁列车荷载对砖石古塔的振动响应
地铁列车荷载作用下，古塔受到振动力的作用，产生相应的振动响应。古塔的振动响应主要表现在以下几个方面：
（1）位移：在地铁列车的荷载作用下，古塔墙体会发生位移，位移的幅度与荷载大小、古塔结构和材料等参数有关；
（2）应变：古塔壁体会发生很大的应力和应变，会导致古塔结构的破坏或变形；
（3）共振：当地铁列车的振动频率与古塔的固有频率相近时，古塔会发生共振现象，导致古塔结构受损。
3有限元分析法建模分析
为了掌握地铁列车荷载作用下砖石古塔的振动响应规律，本文采用有限元分析法建立砖石古塔模型，并利用ANSYS软件进行模拟计算。砖石古塔的有限元模型如图所示：
图砖石古塔有限元模型
在有限元模型中，古塔墙体采用四面体单元进行离散，地铁列车的荷载作用为动荷载，采用新增质量法进行求解。模型中古塔的墙体材料选用花岗岩和砖石材料，材料属性参数如表所示：
表花岗岩和砖石材料属性参数
利用ANSYS软件进行有限元分析，得出在地铁列车荷载作用下，古塔的位移、应变等振动参数。具体结果如下：
（1）位移分布图：
图位移分布图
（2）应变云图：
图应变云图
（3）漂移时间历程图：
图漂移时间历程图
从有限元分析结果可知，古塔在地铁列车荷载作用下，位移和应变值均较大，且古塔的固有频率与地铁列车的振动频率相近，古塔存在共振现象，非常容易破坏古塔的结构。
4结果讨论
通过有限元分析法对地铁列车荷载作用下砖石古塔的振动响应进行了研究，结果表明：古塔在地铁列车的荷载作用下会发生较大的位移和应变，且存在共振现象。针对上述问题，需要采取以下措施：
（1）优化地铁线路规划，减少地铁列车对砖石古塔的荷载作用，在设计阶段考虑地铁列车荷载和砖石古塔结构的匹配程度；
（2）对砖石古塔进行加固和维护，例如增大墙体厚度、加装支撑和加固结构等，以提高古塔的抗震能力；
（3）通过实际监测和数据分析等手段，及时发现古塔的振动现象，采取相应措施进行处理和保护。
结论
通过对地铁列车荷载作用下砖石古塔的振动响应进行研究分析，得出以下结论：
（1）地铁列车荷载作用下，古塔会发生较大的位移和应变，存在共振现象，容易破坏古塔的结构；
（2）有限元分析法是研究地铁列车荷载作用下砖石古塔振动响应的有效方法，具有准确性和可靠性。
（3）为了保护古塔，应采取相应的措施，例如优化地铁线路规划、对砖石古塔进行加固和维护等，以保护古塔的安全和可持续发展。
参考文献
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